MKL1888:Feuerungsanlagen

Feuerungsanlagen,^{[WS 1]} Vorrichtungen zur zweckmäßigen Verbrennung und zur Nutzbarmachung der Verbrennungswärme derselben zu irgend welchen Zwecken. Es lassen sich an den F. drei Hauptteile unterscheiden (s. als Beispiel einer einfachen Feuerungsanlage den in Fig. 1 dargestellten Flammofen zum Metallschmelzen): 1) der eigentliche Verbrennungsraum a b c d (Feuerstätte, Herd); 2) der Raum, in welchem die Wärme nutzbar gemacht wird (e f g h), d. h. in welchem den Verbrennungsprodukten die Wärme, die sie liefern sollen, entzogen wird, um z. B. im Schmelzofen die Metalle zum Schmelzen zu bringen (die sogen. Heizkanäle, Feuerkanäle, Feuerzüge); 3) diejenigen Apparate, welche teils dazu dienen, die ausgenutzten Verbrennungsprodukte in gehöriger Höhe in die Atmosphäre zu führen, teils den zur Unterhaltung der Verbrennung nötigen Luftstrom zu erzeugen. Beide Funktionen verrichtet in den meisten Fällen der Schornstein (Esse, Schlot, Kamin, zu welchem in Fig. 1 der kurze Kanal k, der sogen. Fuchs, hinführt); doch wird der Zug auch häufig durch Gebläse oder Exhaustoren erzeugt (z. B. bei den Lokomotiven). Die Konstruktion und Größe des Verbrennungsraums ist von der Beschaffenheit und Menge des stündlich zu verbrennenden Materials abhängig. Nach ersterer unterscheidet man Verbrennungsräume für feste, flüssige oder luftförmige Brennmaterialien. Der

Verbrennungsraum für feste Materialien

(Fig. 1 bei b c d) wird in der Regel von einem kastenförmigen, mit (am besten aus feuerfestem Material) gemauerten, vielfach auch eisernen Wänden umgebenen Raum gebildet, der an einer Seite eine Thür c zum Eintragen des Brennmaterials, an einer andern (gewöhnlich der gegenüberliegenden, in der Figur einer benachbarten) Seite eine Öffnung zum Abziehen der Verbrennungsgase hat (oberhalb d). Der Boden b desselben (Rost) dient zum Tragen des Brennmaterials und zur Luftzuführung, wegen welch letzterer er mit einer Reihe von Luftzuführungsspalten versehen ist. Unter ihm liegt der Aschenfall a, ebenfalls ein kastenförmiger Raum, nach vorn meist durch eine Thür oder Klappe verschließbar (in der Figur dagegen offen), durch welche der Luftzutritt geregelt wird. Den Rost stellt man aus einer Anzahl voneinander unabhängiger guß- oder schmiedeeiserner Stäbe (Roststäbe) her, welche sich nach der Abnutzung leicht auswechseln lassen. Man unterscheidet an jedem Roste die freie Rostfläche (d. h. die Gesamtfläche,

Fig. 1.

Flammofen. Längsschnitt.

welche die Spalten einnehmen, die tote Rostfläche (die Gesamtoberfläche der Roststäbe) und die ganze oder totale Rostfläche (die beiden ersten zusammen). Der Rost muß dem Brennmaterial ein hinreichendes Auflager bieten, damit es nicht unverbrannt durchfällt; anderseits müssen die Spalten breit genug sein, um die nötige Luftmenge durchzulassen.

Fig. 2.

Fig. 3.	Fig. 4.
Fig. 2, 3 u. 4. Gewöhnliche Roststäbe.

Man muß also das Verhältnis der freien zur totalen Rostfläche möglichst groß machen. Die absolute Breite der Roststäbe und -Spalten ist von der Beschaffenheit des Brennmaterials (stückig, körnig, staubförmig) abhängig. Die Haupttypen der Roste sind: 1) der Planrost, bestehend aus parallelen, in einer horizontalen oder nach der Feuerthür ein wenig ansteigenden Ebene liegenden gußeisernen Roststäben, deren gewöhnliche Form Fig. 2, 3 u. 4 zeigen. Die aus Festigkeitsrücksichten in der Mitte bei a verstärkten und wegen leichtern Aschenfalles im Querschnitt nach unten verjüngten Stäbe liegen nebeneinander mit den um die Spaltendimension breitern Köpfen b auf den ihrerseits mit den Enden in den Herdwänden gelagerten Rostbalken d auf und zwar so, daß die Stäbe sich in der Wärme unbehindert in der Länge ausdehnen können. Zwischen ihnen entstehen die Rostspalten c. Um die Roststäbe bei gleicher Tragfähigkeit dünner machen zu können, nietet man mit Vorteil

Fig. 5.	Fig. 6.
Fig. 5 u. 6. Champagne-Roststab.

2–3 Roststäbe aneinander und erhält so die sogen. Champagne-Roststäbe (Fig. 5 u. 6). Ähnliche Roststäbe fertigt man zuweilen auch aus Schmiedeeisenlamellen an, in der Regel werden jedoch schmiedeeiserne Roststäbe nur in Form von flach aufliegenden Quadrateisenstäben und zwar ausschließlich bei Puddelöfen verwendet. Die Länge eines Roststabes ist kleiner als 1 m zu machen (braucht man größere Längen, so legt man mehrere Roststäbe hintereinander), seine obere Dicke macht man zweckmäßig = 1/100 und seine Höhe in der Mitte = 1/10 der Länge. Die Rostspalten macht man 4–25 mm breit. Die Roste soll man unter 2 m, womöglich nicht über 1,5 m lang und nicht über 2 m breit machen, damit sie vom Heizer bequem übersehen und mit Stangen etc. bearbeitet werden können; bei größerm Rostflächenbedarf soll man lieber mehrere Roste anwenden. Die Größe der totalen Rostfläche ist für jeden Zentner pro Stunde zu verbrennender Steinkohle auf ca. 0,6–0,8 qm, für Braunkohle auf 0,3–0,5 qm, für Holz und Torf 0,25–0,3 qm zu bemessen; die freie Rostfläche muß für Steinkohle 1,6–2,5, für Braunkohle, Holz und Torf 0,1–0,15 qm betragen. Die Menge des aufzuwendenden Brennmaterials richtet sich natürlich nach der pro Zeiteinheit erforderlichen Wärmemenge. 2) Der Treppenrost (Fig. 7) bildet im ganzen eine geneigte Fläche, besteht

Fig. 7.

Treppenrost.

jedoch aus vielen horizontal liegenden Platten a, die auf den Rostträgern oder Wangen b aufruhen, welche sich auf die Rostbalken c stützen. Je nach der Rostbreite wendet man 3–4 Rostträger, also 2–3 Rostfelder, an. Oben endet der Rost in den Rumpf d zum Aufschütten der Kohlen, welche allmählich auf der Rostebene brennend hinabgleiten, bis sie unten als Asche ankommen, um entweder durch einen zeitweise geöffneten Schieber e oder durch die Spalten eines kleinen Planrostes f in den Aschenfall zu gelangen. Der Treppenrost ist besonders für die Verbrennung von klaren (fast staubförmigen) Brennmaterialien, speziell Braunkohlen, geeignet, die durch einen Planrost zum großen Teil unverbrannt hindurchfallen würden, dagegen für backende und stark hitzende Steinkohle untauglich. 3) Der Langensche Etagenrost ist ein Mittelglied zwischen Treppenrost und Planrost, insofern er zwar aus einzelnen wenigen Stufen zusammengesetzt ist, diese Stufen aber wieder aus einzelnen Roststäben bestehen, welche gerade wie die Roststäbe des Planrostes die Luft hindurchlassen und die Asche ausscheiden. Die Stufen liegen hier so weit voneinander entfernt, daß jeder Zwischenraum zwischen zwei Stufen zur Einführung von Brennmaterial dient. Der Rost gibt eine gute und rauchfreie Verbrennung, doch ist er wegen seiner Kompliziertheit fast gar nicht mehr im Gebrauch. Über andre Arten von Rostanlagen s. Rauchverbrennung. – Die Feuerthür (Heizthür) macht man, um unnütze Abkühlung zu vermeiden, nicht größer, als es das bequeme Eintragen der Kohlen mit der Schaufel erfordert. Bei schmalen Rosten benutzt man einflügelige Thüren von 40–60 cm Breite und 25–30 cm Höhe, bei breiten dagegen häufig Doppelthüren von je 35–55 cm Breite und 30–35 cm Höhe. Um die Wärmeverluste zu vermindern und auch die Heizthür vor dem Verbrennen zu schützen, bringt man an ihr nach innen in einiger Entfernung eine Schutzplatte an oder kleidet sie mit feuerfestem Material aus. Ein Schauloch in der Thür von 4–5 cm Durchmesser gestattet, auch bei geschlossener Thür das Feuer zu beobachten. Sehr wichtig für eine gute Verbrennung ist die richtige Anordnung der für den Flammenabzug bestimmten Öffnung des Verbrennungsraums, der sogen. Feuerluke, welche durch die Feuerbrücke (Fig. 1, d) gebildet wird. In der Feuerluke soll der stärkste Zug herrschen, um in ihr die noch unverbrannten Gase mit Luft möglichst innig zu mischen und zur Verbrennung zu führen. Daher muß die Feuerluke enger sein als alle andern nach ihr folgenden Kanäle, den Schornstein mit inbegriffen. Doch darf sie auch nicht zu klein sein, weil sich sonst die Feuergase vor ihr aufstauen. Außerdem ist bezüglich des Querschnitts der Feuerluke darauf zu achten, daß derselbe nahezu quadratisch sein soll, weil ein langgestreckter, schmaler Schlitz nicht die innige Mischung der Gase, wie sie hier erforderlich ist, zuläßt.

Die Methode der Feuerung mit festem Brennmaterial richtet sich nach dem zu erreichenden Zweck. Will man möglichst hohe Temperaturen erzielen, wie das bei vielen Schmelzprozessen erforderlich ist, so muß man möglichst kompaktes und gut getrocknetes, auch wohl vorgewärmtes Brennmaterial mit der zur Verbrennung gerade ausreichenden Menge womöglich vorgewärmter Luft bei starkem Luftzug verbrennen, wobei ein Teil des Brennmaterials nur unvollständig oxydiert, also nicht seine ganze Brennkraft ausgenutzt wird. Handelt es sich dagegen um möglichst vollkommene Ausnutzung des Brennstoffs unter Verzichtleistung auf sehr hohe Temperaturen, wie bei Dampfkesseln, Heizungsanlagen etc., so bedarf man reichlicherer Luftzuführung und einer möglichst gleichmäßigen Beschickung unter Vermeidung von großen Brennmaterialanhäufungen auf dem Rost. S. hierüber den Art. „Rauchverbrennung“. Beide Arten der Feuerung lassen sich bei festem Brennmaterial nicht vereinigen.

Verbrennungsraum für flüssige Brennstoffe.

Als flüssiges Brennmaterial für größern Betrieb ist zur Zeit nur das schwere Petroleum (Naphtha) zu nennen, während die Versuche, den Teer zu Heizzwecken zu verwenden, aufgegeben sind, wohl hauptsächlich deshalb, weil der Teer ein kostbares Rohmaterial für verschiedene chemische Industrien geworden ist (Paraffin, Teerfarbstoffe etc.). Während man bei den ersten Versuchen mit Petroleumfeuerung das Petroleum zunächst vor der Feuerung vergaste, führt man es jetzt in flüssigem Zustand in den Ofen, wo es, wie bei den gewöhnlichen Lampen, durch die Hitze der Flamme selbst verflüchtigt und sogleich entzündet wird. Die von Audouin erfundene Vorrichtung zum Verbrennen von Petroleum besteht in einem gewöhnlichen Verbrennungsraum ohne Rost, bei welchem die Heizthür durch eine Platte aus feuerfestem Material mit einer Reihe enger, vertikaler Spalten ersetzt ist. Über diesen Spalten liegt im Innern des Verbrennungsraums über die ganze Breite der Heizthür ein horizontales Rohr, welches, von einem außen angebrachten Gefäß aus mit Petroleum gespeist, dasselbe durch Kapillarröhren vor den Spalten herabträufeln läßt. In dem heißen Verbrennungsraum verflüchtigen sich die Petroleumtropfen schnell und verbrennen sofort mit der durch die Spalten hinzutretenden Luft. In Rußland verwendet man gegenwärtig zur Schiffs- und Lokomotivkesselheizung Petroleumfeuerungen nach O. Lenz’ Patent. Hier fließt die Naphtha aus einem kleinen, über dem Kessel stehenden Kasten, welcher von großen Reservoirs aus nach Bedarf mit Handpumpen gespeist wird, in einem Rohr nach dem sogen. Naphthapulverisator, einem Strahlapparat, in welchem die Naphtha von einem Dampfstrom mitgerissen und in Staubform in den Verbrennungsraum gebracht wird, um hier unter der Einwirkung der durch den Rost hinzutretenden Luft zu verbrennen. Das Petroleum ist da, wo es billig zu haben ist, für Lokomotiven und Dampfschiffe wegen seiner vollkommen rauchfreien und leicht regulierbaren Verbrennung, seines großen Wärmeeffekts und seines geringen Raumbedürfnisses ein vortreffliches Heizmaterial.

Gasfeuerungen.

Die Verbrennungsräume für gasförmige Brennstoffe variieren in ihrer Form nach der Art der verwendeten Gase, namentlich aber nach der zu erzeugenden Temperatur. Für niedrige Temperaturen

Fig. 8.

Verbrennungsvorrichtung für Heizgas.

(Kesselfeuerung, Winderhitzung) läßt man die Gase häufig durch einen Schlitz über einen Rost hinströmen, auf welchem sich glühende Kohlen befinden; die durch diese hindurchgehende Luft tritt erwärmt zum Rost. Oder man legt (wie in Fig. 8) eine mit der freien Luft kommunizierende Röhre b durch die Mitte des Gaszuführungsrohrs a und zündet das Gas an. Man kann auch gegen die aus einem Schlitz austretenden Gase die Luft unter einem gewissen Winkel aus einer Anzahl enger Düsen oder Schlitze stoßen lassen etc. Zur Erzielung höherer Temperaturen wendet man meist Gebläse an und leitet den Luftstrom in solcher Richtung gegen die Gase, daß eine möglichst innige Mischung erfolgt. Die Art und die Menge, in welchen den Gasen Luft zugeführt wird, beeinflussen nicht nur den Nutzeffekt der Anlage, sondern auch wesentlich die Beschaffenheit der Flamme, welcher man einen reduzierenden oder oxydierenden Charakter verleihen kann, je nachdem man die Gase im Überschuß läßt oder mehr Luft, als zur Verbrennung nötig ist, zuführt. In der Möglichkeit, die Flamme derartig dem jedesmaligen Zweck anpassen zu können, liegt ein wesentlicher Vorzug der Gasfeuerung. Handelt es sich um Erzeugung sehr hoher Temperaturen, so muß man den in den Gasen vorhandenen Wasserdampf durch längere Rohrleitungen oder Berührung mit kaltem Wasser kondensieren oder mit Hilfe glühender Kohlen in Wasserstoff und Kohlenoxyd verwandeln.

Fig. 9.

Stahlschmelzofen mit Regenerativgasfeuerung.

Hauptsächlich aber steigert man den Heizeffekt durch Vorwärmung des Gases und der Verbrennungsluft, zu welchem Zweck man dieselben durch Kanäle in den Seitenwänden des Feuerungsraums, durch Röhren unter dem Roste, durch die hohle Feuerbrücke oder durch Schlangenröhren im untern Teil der Esse leitet. Den höchsten Effekt erreicht man bei der Regenerativgasfeuerung, bei welcher vier mit gitterförmig gestellten Ziegeln gefüllte Kammern vorhanden sind (Fig. 9, AA¹ BB¹). Diese Kammern sind derartig angeordnet, daß sie im obern Teil beständig mit dem Ofeninnern C, im untern abwechselnd mit den zum Schornstein führenden Rauchkanälen DD¹ oder mit den Gaskanälen EE¹ und den Luftkanälen FF¹ kommunizieren. Ist der Ofen im Betrieb, so ziehen die nach ihrer Wirkung im Ofen noch sehr heißen Verbrennungsgase, durch den Schornstein angezogen, durch die Kammern A und B von oben nach unten und erhitzen die Ziegel. Ist dies nach etwa einer halben Stunde genügend geschehen, so werden A und B vom Schornstein isoliert und A¹ und B¹ mit demselben Verbindung gesetzt, dagegen A mit dem Gaskanal E, B mit dem Luftkanal F in Kommunikation gebracht. Nun ziehen die Gase und die Luft durch die erhitzten Kammern, mischen sich über den Öffnungen a und b gehörig und gelangen mit hoher Temperatur in den Ofen. Durch die abziehenden Verbrennungsgase werden jetzt die Steine der Kammern A¹ und B¹ erhitzt, so daß man nach einer halben Stunde, wenn die Steine des ersten Kammerpaars durch Gase und Luft abgekühlt sind, wieder wechseln und letztere durch die heißen Kammern des ersten Paars zuleiten kann. Luft und Gas treten auf etwa 800° C. erhitzt in den Ofen, und die Verbrennungstemperatur kann auf 1500–2000° und höher gebracht werden. Die Möglichkeit, so hohe Temperaturen zu erzeugen, ist ein weiterer Vorzug der Gase. Dazu kommt ferner die Möglichkeit, die Länge der Flamme beliebig zu regulieren und Schwefel- und Aschenbestandteile von den zu erhitzenden Körpern fern zu halten, ferner Brennmaterialien rationell benutzen zu können, welche direkt auf Rosten nur sehr unvollkommen verbrannt werden können. F. Siemens wendet jetzt bei Gasfeuerungen sein 1884 zuerst von ihm veröffentlichtes neues Verbrennungs- und Heizungssystem mit freier Flammenentfaltung an. Bei dem bisher gebräuchlichen Heizverfahren bringt man die Heizflamme mit dem zu erhitzenden Körper in direkte, dauernde Verbindung. Hierbei leidet der letztere außer durch die Hitze auch durch die mechanische und chemische Einwirkung der Flamme, während anderseits die Flamme in ihrer Entwickelung gestört wird, so daß eine unvollkommene, das Brennmaterial nicht ausnutzende Verbrennung stattfindet, Übelstände, die nach Siemens dadurch vermieden werden, daß man die Flamme entgegen der bisherigen Gewohnheit zunächst in einen weiten Raum frei hineinschlagen läßt, derart, daß sie vor der vollständigen Verbrennung nirgends einen festen Gegenstand berührt. (Nach dem neuen System würden also z. B. in Fig. 9 die Ausströmungsöffnungen für Gas und Luft samt dem den Ofen deckenden Gewölbe viel höher anzubringen sein, um der Flamme ein freies Fortstreichen über die Tiegel zu gestatten.) Während der Entwickelungsperiode wirkt dann die Flamme auf ihre Umgebung nur durch Wärmeausstrahlung, die aber gerade in dieser Periode besonders stark ist. Erst in zweiter Linie werden die fertigen Verbrennungsgase mit den Wänden engerer Heizkanäle in Berührung gebracht, um weitere Wärme durch Leitung abzugeben. Die zu Gasfeuerungen verwendeten Gase werden, vom Wassergas (s. d.) und vom Leuchtgas (s. d.) abgesehen, dadurch erhalten, daß man festes Brennmaterial (Steinkohlen, Braunkohlen, Torf, Holz) in einem Schacht in dicker Lage aufschüttet und in seinen untern Partien vermittelst Zug- oder Gebläseluft in Brand erhält. Dabei bilden sich hauptsächlich Kohlenoxyd, Wasserstoff und etwas Kohlensäure, welche Gase, mit dem Stickstoff der Verbrennungsluft gemischt, nach dem Durchstreichen der ganzen Brennmaterialschicht oberhalb derselben sich mit den Gasen vereinigen, die durch die infolge der Erhitzung in den obern Schichten eintretende Destillation erzeugt werden (Kohlenwasserstoffgase). Die erzeugten Gase enthalten demnach vorwiegend (brennbares) Kohlenoxyd und (unbrennbares) Stickgas, ferner in geringen Mengen (brennbaren) Wasser- und Kohlenstoff sowie (unbrennbare) Kohlensäure.

Die nutzbar zu machenden Gase entwickeln sich häufig in metallurgischen Apparaten (Schachtöfen, Hochöfen, Herden) als Nebenprodukte, oder sie werden absichtlich in besondern Schachtöfen (Generatoren) erzeugt und heißen im erstern Fall Gichtgase, im letztern Generatorgase. Übrigens sind beide Arten von Gasen nicht mit den bereits verbrannten, also unbrennbaren Feuergasen zu verwechseln, die nach dem Verlassen von Puddelöfen, Glühöfen etc. noch Wärme (Abhitze, Überhitze) genug haben, um zur Dampferzeugung, zum Darren von Brennstoffen etc. benutzt werden zu können. – Die Gaserzeuger für Gichtgase sind hauptsächlich die Hochöfen zur Eisengewinnung, deren oberm Teil (Gicht) sie entströmen. Durch die seit 1837 eingeführte Benutzung der Gichtgase zu Heizungszwecken wird eine ungeheure Menge Wärme, die sonst nutzlos in die Luft ging, technisch verwertet. Die zum Auffangen der Gichtgase bestimmten Apparate heißen Gichtfänge und werden in sehr verschiedenen Konstruktionen verwendet. Als Repräsentant der Gichtfänge soll hier der Parrysche Trichter (genannt nach dem Erfinder) beschrieben werden (Fig. 10). Derselbe besteht aus einem auf die Gicht des Ofens gesetzten eisernen Aufsatz a, der oben einen trichterförmigen Abschluß hat. In diesem befindet sich eine kreisförmige Öffnung, welche durch einen an einer Kette hängenden Blechkegel b mit aufwärts gekehrter Spitze, eine Art Kegelventil, verschlossen ist. Die in dem Aufsatz sich ansammelnden

Fig. 10.

Parryscher Trichter.

Gichtgase entweichen durch die Gasleitungsrohre cc, welche sich in ihrem weitern Verlauf abwärts biegen und unten zu einem bis zu dem Verbrennungsraum manchmal auf weite Strecken hingeführten Rohr vereinigen. Die durch den Kegel b verschlossene Öffnung dient zum Beschicken des Ofens (d. h. zum Einschütten von Eisenerzen und Brennmaterial). Zu dem Zweck wird mittels einer Winde der Kegel b etwas gesenkt, so daß eine ringförmige Öffnung entsteht, durch welche die Beschickungsmaterialien in den Ofen gelangen, worauf der Ofen durch Wiederaufheben von b gechlossen wird. Gichtgase wendet man vorteilhaft nur zu solchen Zwecken an, welche mit der Eisenerzeugung im Zusammenhang stehen (zur Erhitzung der Gebläseluft [Wind] für die Hochöfen, zur Heizung der Dampfkessel für die Gebläsemaschinen). Generatorgase werden aus Brennstoffen dargestellt, welche wegen ihrer Pulverform, großen Wasser- oder Aschengehalts etc. die für den gewünschten Zweck erforderliche Hitze bei direkter Verbrennung nicht geben würden. Sobald es sich indessen um Erzeugung sehr hoher Temperatur handelt, liefern die Gase um so günstigere Resultate, je besser das dazu verwendete Material ist. So ist am geeignetsten dazu eine nicht backende, gasreiche Steinkohle oder eine bituminöse Braunkohle in walnuß- bis eigroßen Stücken. Wenngleich bei der Vergasung der Brennstoffe durch die dabei erfolgende Umwandlung der Kohlensäure in Kohlenoxydgas an 30 Proz. Wärme gebunden werden und somit verloren gehen, so wird dieser Nachteil doch reichlich dadurch wieder aufgehoben, daß die brennbaren Gase wegen genauer Regulierbarkeit des Luftzutritts eine vollkommnere Verbrennung als die festen Brennmaterialien auf den besten Rosteinrichtungen gestatten. Im Vergleich zu den Gichtgasen besitzen die Generatorgase wegen ihres reichlichern Gehalts an brennbaren Bestandteilen, konstanterer Zusammensetzung und geringern Gehalts an Flugstaub eine größere Heizkraft. Von den vielen verschiedenen Konstruktionen der Gaserzeuger ist eine der verbreitetsten der Siemenssche Generator (Fig. 11). Derselbe besteht aus einer 2,5 m hohen überwölbten Kammer mit senkrechten, 1,5–2 m voneinander abstehenden Seitenwänden und einer unter 50–60° geneigten Vorderwand, welche unten in einen Rost übergeht, der mit einem zweiten horizontalen Rost zusammentrifft. Im Gewölbe befindliche Öffnungen mit Fülltrichtern (Rümpfen) dienen zum Einbringen des Brennmaterials, sind aber mit luftdicht schließenden Deckeln versehen, um den Zutritt von Luft zu verhindern. Auf der schiefen Ebene und dem untern Rost liegt eine Brennmaterialschicht von entsprechender

Fig. 11.

Siemens’ Steinkohlengenerator.

Dicke. Die Gase läßt man zunächst in einem gemauerten, oben geschlossenen Kamin emporsteigen und zweigt von diesem ein langes Blechrohr ab, welches sich am Ende zu dem Verbrennungsraum herabbiegt. Dies Kühlrohr erzeugt durch die Spannungsdifferenz zwischen den heißen, vom Generator kommenden und den durch das Rohr abgekühlten Gasen konstante Strömung zum Verbrennungsraum hin, unabhängig von dem zu letzterm gehörigen Schornstein. Bisweilen schließt man den Rost des Generators vollständig gegen die freie Luft ab und bringt die Verbrennung durch Gebläseluft hervor, welche man unter den Rost leitet. Man wird dadurch unabhängig von der Witterung, kann die Erzeugung der Gase besser normieren und namentlich leichter staubförmiges Brennmaterial anwenden. Der Generator steht bald isoliert, so daß von demselben mehrere Öfen gespeist werden können, bald verbindet man ihn als Einzelfeuerung mit dem Ofen. Erstere Einrichtung ist meist ökonomischer. Verwendung finden die Generatorgasfeuerungen hauptsächlich bei Öfen zum Schmelzen von Glas, Eisen, Stahl und andern Metallen, zum Glühen von Metallen, zum Brennen von Thonwaren etc.

Die Räume, in denen die Wärme nutzbar gemacht wird, sind außerordentlich verschieden nach dem Zweck, welchen man mit der Erhitzung erreichen will; doch lassen sich hier zwei Gruppen unterscheiden. Kommt es nämlich, wie beim Schmelzen streng flüssiger Körper, weniger auf eine ökonomische Ausnutzung der Wärme an als auf die Erreichung der hoch gelegenen Schmelztemperatur, so muß der Erhitzungsraum die Hitze des Feuers möglichst konzentrieren; will man aber die Wärme möglichst weitgehend verbrauchen, wie z. B. bei allen Vorrichtungen zum Erwärmen und Verdampfen von Flüssigkeiten, so muß man die Wärme auf eine große Fläche verteilen, also die Räume für die Wärmeabgabe (hier Feuerzüge, Züge, Rauchkanäle, Heizkanäle genannt) möglichst lang machen. Als Repräsentanten der erstern Gattung können der in Fig. 1 dargestellte Flammofen und der in Fig. 8 gezeichnete Tiegelschmelzofen dienen. Bei beiden wird die Flamme durch das Ofengewölbe auf die zu erhitzenden Körper (in Fig. 1 die bei e g liegenden Metallstücke, in Fig. 8 den in den Tiegeln befindlichen Stahl) herabgedrückt. Die zweite Gattung wird hauptsächlich durch die Dampfkesselfeuerungen vertreten (s. Dampfkessel), bei welchen man dies Feuer in langgestreckten Zügen so lange um den Kessel herumführt, bis die Wärme soweit abgegeben worden ist, daß gerade noch die zur Zugerzeugung im Schornstein nötige Temperatur übrigbleibt. Um die Heizgase möglichst direkt mit den zu heizenden Körpern (etwa einem Dampfkessel) in Berührung zu bringen, muß man die Heizkanäle eng machen, doch nicht über eine gewisse Grenze hinaus, weil sonst die Reibung der Gase an den Kanalwänden zu groß und dadurch der Zug vermindert wird. Der Querschnitt der Züge soll so groß sein wie die freie Rostfläche, jedenfalls aber nicht unter drei Viertel dieser Größe herabsinken.

Apparate zur Zugerzeugung.

Jeder leicht brennbare Körper (Holz, Papier, Gas) brennt schon ohne besondere Zugvorrichtung, indem die heißen Verbrennungsgase, weil sie leichter sind als die umgebende Luft, nach oben steigen (wie ein unter das Wasser gedrücktes Korkstück), so daß unten frische Luft unter dem Einfluß des Atmosphärendrucks nachströmt. Da sich jedoch die frei aufsteigende Luft auch nach der Seite hin ausdehnt, mit der Umgebung mischt und daher bald kalt wird, so ist der erzeugte Luftzug ein geringer, weshalb auch die freien Feuer mit trüber, rußender Flamme brennen. Um nun den Luftstrom zu verstärken, hält man die aufsteigenden Gase durch einen senkrechten Kanal (den Schornstein) möglichst lange zusammen. Derselbe funktioniert nach Art der kommunizierenden Röhren. Der äußern kalten Luftsäule um den Schornstein herum wird von der innern erwärmten, daher leichtern Gassäule nicht das Gleichgewicht gehalten, weshalb erstere sich senkt und durch den Rost und die Feuerzüge in die Esse eindringt. Da sie jedoch auf diesem Weg erwärmt wird, so veranlaßt sie wiederum das Nachströmen neuer kalter Luftmassen etc. Die Geschwindigkeit der so erzeugten Luftströmung ist von der Temperaturdifferenz der Luft und der Feuergase und von der Höhe der erwärmten Luftsäule abhängig. Es darf also zur Erzeugung eines guten Zugs einerseits die Temperatur der Schornsteingase nicht zu gering, anderseits der Schornstein nicht zu niedrig sein. Am Boden des Schornsteins mündet der Verbindungskanal zwischen den Rauchkanälen und dem Schornstein (der sogen. Fuchs) ein; derselbe ist mit einem Schieber zur Regulierung des Zugs (Rauchschieber) versehen, welcher meist von der Feuerstelle aus mittels Hebel und Ketten regiert werden kann. Münden mehrere Füchse in dem Schornstein, so muß durch Scheidewände das Gegeneinanderstoßen der verschiedenen Rauchgasströme verhindert werden. Das Material für die Schornsteine ist Mauerwerk oder Eisen. Die gemauerten Schornsteine werden am besten rund gemacht, doch lassen sich viereckige Schornsteine leichter mauern. Frei stehende Schornsteine zerlegt man ihrer ganzen Höhe nach in Etagen von 6–10 m, gibt der obersten eine Wandstärke von 12–25 cm (1/2–1 Stein) und jeder darauf folgenden immer 1/2 Stein mehr. Der lichte Querschnitt der Schornsteine ist oben = 3/5, unten = 1/1 der freien Rostfläche. Der Schornstein steht auf einem gehörig breiten Fundament. Eiserne Schornsteine werden in Form von cylindrischen oder schwach konischen Blechröhren ausgeführt, sie sind unten an eine Eisenplatte genietet und mit dieser auf dem Fundament verankert. Um ihre Stabilität zu erhöhen, sind sie in der Regel in zwei Drittel der Höhe mit einem Ring umgeben, an dem gut versicherte Zugstangen befestigt sind. Die Blechstärke nimmt man oben 3–4, unten 5–6 mm. Eiserne Schornsteine sind billiger in der Herstellung, halten jedoch die Wärme weniger gut zusammen und sind weniger dauerhaft als gemauerte. Bei Wohngebäuden legt man die Schornsteine zweckmäßig nicht in den äußern Umfassungswänden an, um Abkühlungen zu vermeiden. Im übrigen sind über die Anlagen von Schornsteinen in Gebäuden baupolizeiliche Bestimmungen getroffen, deren wesentliche sind: Feuerungen in verschiedenen Stockwerken dürfen keinen gemeinschaftlichen Schornstein haben; das Ziehen oder Schleifen der Schornsteine (d. h. das Schrägstellen) darf höchstens unter einem Winkel von 45° zur Vertikale und nur mit stark abgerundeten Ecken geschehen. Die Wandstärke des Schornsteinmauerwerks muß mindestens einen halben Stein betragen. Holzkonstruktionen sind mindestens 21 cm von der lichten Öffnung des Schornsteins entfernt zu halten. Russische Röhren müssen einen Querschnitt von 16 × 16 cm Durchmesser, besteigbare Schornsteine wenigstens von 40 × 47 cm haben. Die Schornsteine müssen mindestens 30 cm über den Dachfirst hinausführen.

Den schädlichen Einfluß, den Sonne, Wind und Regen auf den Schornstein ausüben können, sucht man durch Schornsteinaufsätze zu vermeiden, deren einfachster aus einer auf Stützen ruhenden wagerechten Deckplatte besteht. Die Anzahl der verschiedenen Konstruktionen von Schornsteinaufsätzen ist sehr groß, der Nutzen derselben häufig ein sehr zweifelhafter.

Statt der Schornsteine verwendet man als Luftzugerzeuger vielfach auch Gebläse (s. d.), mittels welcher man gepreßte Luft (Wind) ins Feuer bläst (Feuerungen mit Unterwind). Hier leitet man den Wind entweder in den geschlossenen Aschenraum, von wo aus er durch die Rostspalten ins Feuer dringt, oder man führt ihn durch Düsen und Formen in den Verbrennungsraum. Letzteres geschieht namentlich bei metallurgischen Apparaten (Hochöfen, Frischfeuer, Schmiedefeuer etc.). Anderseits saugt man auch mittels Exhaustoren die Verbrennungsgase aus dem Herd heraus. Hierher gehört das Blasrohr der Lokomotiven (s. d.) und Schiffsmaschinen, bei welchen man wegen der Beweglichkeit derselben einen Schornstein von einer zur Zugerzeugung ausreichenden Höhe nicht verwenden kann. Aber auch bei feststehenden Feuerungen findet man zuweilen Exhaustoren (namentlich Dampfstrahlexhaustoren, s. „Dampfstrahlgebläse“ im Art. Gebläse). Die außerdem noch angewendeten kurzen Eisenschornsteine haben nur den Zweck, den Rauch in einiger Höhe abzuführen.

Geschichtliches.

Wann man überhaupt zuerst es verstanden hat, Feuer anzuzünden und zu verwerten, ist unbekannt. Die ursprüngliche Art und Weise der Feuerung ist wahrscheinlich die gewesen, daß man die zu verbrennenden Hölzer direkt auf den Erdboden gelegt hat. Später bereitete man das Feuer auf einer Erhöhung von Erdreich oder Mauerwerk, dem Herde. Die ältesten geschichtlichen Völker: Assyrer, Ägypter, Hebräer, verstanden das Feuer zu allen möglichen häuslichen und technischen Zwecken zu verwenden, was ohne eine gewisse Vervollkommnung der F. nicht möglich gewesen wäre. So steht wenigstens fest, daß der Gebrauch der Blasebälge bei F. zur Erzeugung größerer Hitze schon in der grauesten Vorzeit bekannt war. Dagegen ist erwiesen, daß diese ältesten Völker die Roste und Schornsteine noch nicht gehabt haben. Diese wichtigen Teile der modernen F. haben auch den Griechen und Römern noch gefehlt. Der Rauch der in den Häusern auf einfachen Mauerklötzen brennenden Feuerungen suchte sich einen Ausgang aus Öffnungen im Dach. Um im Winter den lästigen Rauch der Wärmfeuer einigermaßen zu vermeiden, verwendete man tragbare Feuerkörbe, die man im Vorhof füllte, anzündete und erst dann ins Innere trug, wenn das Brennmaterial nicht mehr mit Flamme brannte, sondern nur noch glühte. Die Schornsteine sind erst eine verhältnismäßig neue Erfindung. Bestimmte Nachrichten von denselben empfangen wir erst aus dem Jahr 1347, und zuvor scheinen sie nur selten angewendet zu sein. Die ersten Schornsteine waren nichts als unter den bisher üblichen Rauchlöchern im Dach angebrachte weite Rauchfänge, unter denen offenes Feuer brannte, und wurden erst allmählich enger, als man sah, daß man dadurch den Zug erhöhen konnte. Der Zug des Schornsteins gab Veranlassung zur Erfindung der Roste und der Feuerkanäle. Einen außerordentlichen Aufschwung bekam die Entwickelung der F. nach der Erfindung der Dampfmaschine, weil man sogleich erkannte, wie wichtig für den Betrieb derselben eine möglichst vollkommene Ausnutzung der Brennstoffe sei. Man ermittelte von da ab pyrotechnische Grundsätze auf Grundlage praktischer Erfahrungen und theoretischer Gesetze. Im J. 1814 benutzte Aubertot zum erstenmal Hochofengichtgase zum Rösten von Eisenerzen, Kalkbrennen etc.; jedoch begann eine allgemeinere Verwendung der Gichtgase zu Erhitzungszwecken erst, seitdem Fabre du Four 1837 mit ihnen Puddelöfen geheizt hatte. Einen Gaserzeugungsapparat für Heizzwecke benutzte zuerst 1839 Bischof in Mägdesprung am Harz. Um dieselbe Zeit begannen auch die ersten Versuche mit selbständigen Gasfeuerungen zu Senbach in Tirol. Große Verdienste um die Ausbildung der Gasfeuerung erwarben sich Thoma, Scheuchenstuhl, Schinz und besonders Siemens. Gegenwärtig verfolgt man in der Feuerungstechnik hauptsächlich die Probleme der vollkommenen Rauchverbrennung und der allgemeinern Einführung der Gasfeuerung, besonders mit Wassergas. Vgl. Péclet, Traité de la chaleur (4. Aufl., Par. 1878, 3 Bde.; deutsch von Hartmann, Leipz. 1860–62); Wagner, Die Metalle und ihre Verarbeitung (2. Aufl., das. 1866); Grothe, Die Brennmaterialien und F. (Weim. 1870); Ferrini, Technologie der Wärme (deutsch, Jena 1878); Steinmann, Kompendium der Gasfeuerung (2. Aufl., Freiberg 1876); Derselbe, Die neuesten Fortschritte auf dem Gebiet der Gasfeuerungen (Berl. 1879); Ramdohr, Die Gasfeuerung (Halle 1875–1876); Menzel u. Georg, Handbuch für den Bau der F. (3. Aufl., Leipz. 1875–76, 2 Tle.); Percy-Wedding, Eisenhüttenkunde (Braunschw. 1878); Reiche, Anlage und Betrieb der Dampfkessel (2. Aufl., Leipz. 1876); Meidinger, Feuerungsstudien (Karlsr. 1878).

Anmerkungen (Wikisource)

1. Vergleiche im Supplement: Feuerungen (Band 18) und Feuerung (Band 19).